JP6387263B6 - Antenna device - Google Patents
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Description
この発明は、携帯電話システム等の移動通信システムの基地局で使用されるアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device used in a base station of a mobile communication system such as a mobile phone system.
一般に移動通信システムの基地局で使用されるアンテナには、水平面内において無指向性で、かつ垂直面内においては広帯域に亘り水平方向の指向性を有するアンテナが使用される。この要求を満たすアンテナとして、ダイポールアンテナをスタック構造としたアンテナ装置が実用化されている(例えば特許文献1を参照。)。 In general, an antenna that is used in a base station of a mobile communication system is an omnidirectional antenna in a horizontal plane and a horizontal directivity over a wide band in a vertical plane. As an antenna that satisfies this requirement, an antenna device in which a dipole antenna has a stack structure has been put into practical use (see, for example, Patent Document 1).
一方、移動通信システムのうちマイクロセルを形成するシステムでは、基地局アンテナとして指向性アンテナが使用される。指向性アンテナとしては、反射板付きのダイポールアンテナが知られている。反射板付きダイポールアンテナは、水平に配置された反射板上にダイポールアンテナを配置することで、反射板に対しダイポールを配置した側に電波の放射方向を偏らせるアンテナである。 On the other hand, in a system that forms a microcell in a mobile communication system, a directional antenna is used as a base station antenna. A dipole antenna with a reflector is known as a directional antenna. A dipole antenna with a reflector is an antenna that deflects the radiation direction of radio waves toward the side where the dipole is disposed with respect to the reflector by disposing the dipole antenna on a horizontally disposed reflector.
ところが、ダイポールアンテナは1/2波長の素子長を必要とし、所望の偏波や利得を維持したまま当該素子長を短縮することは一般に困難である。一方、通信事業者はアンテナ装置のさらなる小型化を求めており、この要求に応えるためには既成概念にとらわれないアンテナの開発が必要である。 However, a dipole antenna requires an element length of ½ wavelength, and it is generally difficult to shorten the element length while maintaining a desired polarization and gain. On the other hand, communication carriers are demanding further miniaturization of antenna devices, and in order to meet this demand, it is necessary to develop antennas that are not bound by existing concepts.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、所望の偏波を維持した上で素子長を短縮し、これにより装置のより一層の小型化を可能にしたアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an antenna device capable of further miniaturizing the device by shortening the element length while maintaining a desired polarization. There is to do.
上記目的を達成するためにこの発明の第1の観点は、導電性を有する第1の反射板(11)に立設され当該第1の反射板と同電位に設定された第2の反射板(12)と、この第2の反射板(12)の一側辺先端部から絶縁部を介して上記第1の反射板(11)と平行する方向に延伸するように配置されたアンテナ素子(13)とを備え、当該アンテナ素子(13)と上記第2の反射板(12)とが協働して上記第1の反射板(11)と平行する方向に偏波を形成するように構成したものである。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a second reflecting plate which is erected on a first reflecting plate (11) having conductivity and set to the same potential as the first reflecting plate. (12) and an antenna element (2) arranged to extend in a direction parallel to the first reflector (11) from the tip of one side of the second reflector (12) via an insulating portion. 13), and the antenna element (13) and the second reflector (12) cooperate to form polarized waves in a direction parallel to the first reflector (11). It is a thing.
また、この発明の第1の観点は、上記第2の反射板(12)及び上記アンテナ素子(13)を、それぞれ絶縁基板(16)の第1の面に形成された第1及び第2の導電パターン(15a),(15b)により構成し、上記絶縁基板(16)の第2の面に、上記第1の導電パターン(15a)と背中合わせとなる位置に給電用のマイクロストリップライン(15(e)を形成することも特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, the second reflector (12) and the antenna element (13) are formed on a first surface of an insulating substrate (16), respectively. A conductive strip (15a), (15b) is formed on the second surface of the insulating substrate (16) on the backside of the first conductive pattern (15a). It is also characterized by forming e).
この発明の第2の観点は、導電性を有する第1の反射板(11d)と、この第1の反射板(11d)と平行に配置される第1の素子(21a,21b)を有し第1の周波数帯域を共振帯域とする第1のアンテナ(20)と、上記第1の反射板(11d)と上記第1のアンテナ(20)との間に配置され上記第1の周波数帯域より高い第2の周波数帯域を共振帯域とする第2のアンテナ(10a〜10d)とを具備する。第2のアンテナ(10a〜10d)は、上記第1の反射板(11d)に垂直に立設され当該第1の反射板と同電位に設定された第2の反射板(12)と、当該第2の反射板(12)の一側辺先端部から絶縁部を介して上記第1の反射板と平行に延伸するように配置され上記第2の反射板と協働して上記第1の反射板(11d)と平行する方向に偏波を形成する第2の素子(13)とを備え、これらの第2の反射板(12)及び第2の素子(13)の偏波方向の導体長の合計が、当該第1の素子(21a,21b)の幅より短い長さに設定される。 The second aspect of the present invention includes a first reflecting plate (11d) having conductivity and first elements (21a, 21b) arranged in parallel with the first reflecting plate (11d). The first antenna (20) having a first frequency band as a resonance band, and disposed between the first reflector (11d) and the first antenna (20). From the first frequency band And a second antenna (10a to 10d) having a high second frequency band as a resonance band. The second antenna (10a to 10d) includes a second reflector (12) which is set up perpendicular to the first reflector (11d) and set to the same potential as the first reflector, It arrange | positions so that it may extend | stretch in parallel with a said 1st reflecting plate from the front-end | tip part of one side edge of a 2nd reflecting plate (12) through an insulation part, and it cooperates with a said 2nd reflecting plate, and a said 1st A second element (13) that forms polarized waves in a direction parallel to the reflector (11d), and a conductor in the polarization direction of the second reflector (12) and the second element (13). The total length is set to a length shorter than the width of the first element (21a, 21b).
またこの発明の第2の観点は次のような各種態様を備えることも特徴とする。
第1の態様は、上記第2のアンテナ(10a〜10d)を、上記第1の周波数帯域の上端周波数に対応する波長をλBとするとき、上記導体長の合計が0.3λB以下になるように構成したものである。
The second aspect of the present invention is also characterized by comprising the following various aspects.
In the first aspect, when the wavelength corresponding to the upper end frequency of the first frequency band is λ B in the second antenna (10a to 10d), the total conductor length is 0.3λ B or less. It is comprised so that it may become.
第2の態様は、上記第2の周波数帯域の下端周波数に対応する波長をλCとするとき、上記第1のアンテナ(20)を、上記第1の反射板(11d)からその垂直方向へ約0.5λC離間した位置に配置すると共に、上記第2のアンテナ(10a〜10d)を、上記第2の反射板(12)の垂直方向の導体長が約0.25λCとなるように構成したものである。 In the second aspect, when the wavelength corresponding to the lower end frequency of the second frequency band is λ C , the first antenna (20) is moved in the vertical direction from the first reflector (11d). with placing approximately 0.5 [lambda C spaced locations, said second antenna (10 a to 10 d), so that the conductor length in the vertical direction of the second reflector (12) is about 0.25 [lambda C It is composed.
第3の態様は、上記第1のアンテナ(20)の給電点付近を、上記第1の反射板に立設された1対の金属導体(43)によりそれぞれ支持するように構成したものである。 In the third aspect, the vicinity of the feeding point of the first antenna (20) is supported by a pair of metal conductors (43) erected on the first reflecting plate. .
この発明の第3の観点は、導電性を有する第1の反射板(30)と、この第1の反射板と平行に配置される第1の素子(41a,41b)を有し第1の周波数帯域を共振帯域とする第1のアンテナ(40)と、上記第1の反射板と上記第1のアンテナとの間に配置され上記第1の周波数帯域より高い第2の周波数帯域を共振帯域とする第2のアンテナ(60a〜60d)と、上記第1のアンテナの上記第1の反射板とは反対側となる位置に配置された導波器(50)とを具備する。上記第2のアンテナ(60a〜60d)は、上記第1の反射板(30)に垂直に立設され当該第1の反射板と同電位に設定された第2の反射板(15a)と、当該第2の反射板の一側辺先端部から絶縁部を介して上記第1の反射板と平行に延伸するように配置され、上記第2の反射板と協働して上記第1の反射板と平行する方向に偏波を形成する第2の素子(15b)とを備える。導波器(50)は、上記第1の周波数帯域に作用する第1の無給電素子(52a,52b)と、上記第2の周波数帯域と作用する第2の無給電素子(53a,53b)を備える。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a first reflecting plate (30) having conductivity and a first element (41a, 41b) arranged in parallel to the first reflecting plate. A first antenna (40) having a frequency band as a resonance band, and a second frequency band that is disposed between the first reflector and the first antenna and is higher than the first frequency band is a resonance band. The second antenna (60a to 60d) and the director (50) disposed on the opposite side of the first antenna from the first reflector. The second antenna (60a to 60d) includes a second reflector (15a) that is set up perpendicular to the first reflector (30) and set to the same potential as the first reflector; It arrange | positions so that it may extend | stretch in parallel with the said 1st reflecting plate from the front-end | tip part of the one side edge of the said 2nd reflecting plate via an insulating part, and it cooperates with a said 2nd reflecting plate and the said 1st reflection A second element (15b) that forms a polarization in a direction parallel to the plate. The director (50) includes a first parasitic element (52a, 52b) that operates on the first frequency band and a second parasitic element (53a, 53b) that operates on the second frequency band. Is provided.
この発明の第1の観点によれば、第2の反射板と素子が第1の反射板に対し平行する方向に偏波を形成するモノポール素子として動作する。また、第2の反射板及び素子の高さ方向の導体長を適宜設定することで、第2の反射板と素子の水平方向の導体長を1/2波長より短くすることが可能となる。すなわち、偏波を維持した上で素子長を短縮することが可能となり、これによりアンテナ装置をさらに小型化することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the second reflector and the element operate as a monopole element that forms a polarization in a direction parallel to the first reflector. In addition, by appropriately setting the conductor length in the height direction of the second reflector and the element, the conductor length in the horizontal direction of the second reflector and the element can be made shorter than ½ wavelength. In other words, it is possible to reduce the element length while maintaining the polarization, thereby further reducing the size of the antenna device.
また、上記第2の反射板及び素子を絶縁基板の一方の面に第1及び第2の導電パターンを形成し、上記絶縁基板の他方の面の上記第2の反射板の形成位置に対し背中合わせとなる位置に給電用のマイクロストリップラインを形成することにより、アンテナ素子への給電を同軸ケーブルのみにより行う場合に比べ、同軸ケーブルの引き回し区間を短縮して給電構造をコンパクトにすることが可能となる。 Further, the first and second conductive patterns are formed on one surface of the insulating substrate, and the second reflecting plate and the element are back-to-back with respect to the formation position of the second reflecting plate on the other surface of the insulating substrate. By forming a microstrip line for power feeding at the position where the power is fed, it is possible to shorten the route of the coaxial cable and make the power feeding structure compact compared to when feeding power to the antenna element only with the coaxial cable. Become.
さらに、上記マイクロストリップラインを給電点からさらに延長することで、オープンスタブ又はショートスタブを形成することも可能となり、これによりインピーダンス調整を行うことも可能となる。 Furthermore, it is possible to form an open stub or a short stub by further extending the microstrip line from the feeding point, thereby enabling impedance adjustment.
この発明の第2の観点によれば、第2のアンテナの上記第2の反射板及び素子の水平部位の導体長の合計が、上記第1のアンテナの水平板状素子の素子長より短い長さとなるように構成されることにより、第2のアンテナが第1のアンテナの周波数帯域に共振しないようにすることができる。この結果、第1のアンテナと第2のアンテナとを相互に近接配置してコンパクトに構成した上で、アンテナ間干渉の少ない多数周共用アンテナ装置を構成することができる。 According to the second aspect of the present invention, the total length of the conductors of the horizontal portions of the second reflector and the element of the second antenna is shorter than the element length of the horizontal plate-shaped element of the first antenna. The second antenna can be prevented from resonating in the frequency band of the first antenna. As a result, the first antenna and the second antenna can be arranged close to each other to form a compact configuration, and a multi-circular antenna device with less inter-antenna interference can be configured.
しかも、第2のアンテナを、第1のアンテナと第1の反射板との間の適切な位置に配置することで、第1のアンテナの第1の素子を第2のアンテナの無給電素子として動作させることが可能となり、これにより第2のアンテナによる共振帯域をさらに広げることが可能となる。 In addition, by arranging the second antenna at an appropriate position between the first antenna and the first reflector, the first element of the first antenna is used as a parasitic element of the second antenna. This makes it possible to operate, thereby further widening the resonance band of the second antenna.
また、第1のアンテナを、第1の反射板に立設された金属導体により支持するように構成すれば、第1の反射板等で使用される板金等を支持部材として利用することが可能となり、これにより専用の支持部材を別途用意する場合に比べ、部品点数及びコストを削減することが可能となる。 Further, if the first antenna is configured to be supported by a metal conductor erected on the first reflector, a sheet metal used for the first reflector can be used as a support member. As a result, the number of parts and the cost can be reduced as compared with a case where a dedicated support member is separately prepared.
この発明の第3の観点によれば、第1反射板に対し平行に配置される第1の素子を有する第1のアンテナ、及び第1の反射板に垂直に配置される第2の素子を有する第2のアンテナを適切な位置関係で配置すると共に、第1のアンテナの第1の反射板とは反対側となる位置に上記第1及び第2のアンテナとそれぞれ作用する無給電素子を有する導波器をさらに備えることで、第1及び第2のアンテナの共振周波数帯域をそれぞれさらに広げることが可能となる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a first antenna having a first element arranged in parallel to the first reflector, and a second element arranged perpendicular to the first reflector. The second antenna is disposed in an appropriate positional relationship, and has a parasitic element that acts on the first antenna and the second antenna at a position opposite to the first reflector of the first antenna. By further providing a director, it is possible to further expand the resonance frequency bands of the first and second antennas.
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
図1は、この発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a configuration of an antenna device according to a first embodiment of the present invention. (A) is a plan view thereof, and (b) to (e) are side views when viewed from four different directions. is there.
本実施形態に係るアンテナ装置は、ほぼ正方形をなす第1の反射板11を備える。第1の反射板11は金属導体からなり、例えば板金を用いて製作される。この第1の反射板11上には、第2の反射板12が垂直に立設される。この第2の反射板も金属導体からなり、上記第1の反射板11に対し直接又はケーブルを介して接続されることで、当該第1の反射板11と直流的に同電位になるように構成される。 The antenna device according to the present embodiment includes a first reflecting plate 11 having a substantially square shape. The first reflecting plate 11 is made of a metal conductor and is manufactured using, for example, a sheet metal. On the first reflector 11, a second reflector 12 is erected vertically. The second reflecting plate is also made of a metal conductor, and is connected to the first reflecting plate 11 directly or via a cable so as to have the same potential as the first reflecting plate 11 in a direct current. Composed.
また、第2の反射板12の一側辺の先端部には、図示しない絶縁部材を介して素子13が取着される。この素子13は短冊状をなし、上記第2の反射板12の一側辺から上記第1の反射板11と平行する方向に延伸するように配置される。上記第2の反射板12の一側辺先端部には給電点Fが設けられ、この給電点Fは給電ケーブルを介して図示しない無線回路に接続される。 The element 13 is attached to the tip of one side of the second reflector 12 via an insulating member (not shown). The element 13 has a strip shape and is arranged so as to extend from one side of the second reflecting plate 12 in a direction parallel to the first reflecting plate 11. A feeding point F is provided at the tip of one side of the second reflecting plate 12, and the feeding point F is connected to a wireless circuit (not shown) via a feeding cable.
ところで、本実施形態のアンテナ装置は、例えば2.4〜2.5GHzを共振周波数帯域とする。そして、そのために上記第2の反射板12の垂直方向の長さを、上記共振周波数帯域の下端周波数(2.4GHz)に対応する波長をλとするとき、約0.25λに設定している。また、第2の反射板12の水平方向における導体長を0.15λに設定し、これにより第2の反射板12と素子13の水平方向における導体長の合計が0.3λ以下となるようにしている。 By the way, the antenna device of this embodiment uses 2.4-2.5 GHz as a resonant frequency band, for example. For this purpose, the vertical length of the second reflecting plate 12 is set to about 0.25λ when the wavelength corresponding to the lower end frequency (2.4 GHz) of the resonance frequency band is λ. . The conductor length in the horizontal direction of the second reflector 12 is set to 0.15λ, so that the total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 12 and the element 13 is 0.3λ or less. ing.
このような構成であるから、第2の反射板12と素子13とがモノポール素子として動作し、これにより第1の反射板11と平行する方向、つまり図中水平方向に偏波Hが形成される。また、第2の反射板12は第1の反射板11と直流的に同電位に設定され、かつ第2の反射板12の垂直方向の高さが約0.25λに設定されると共に水平方向における導体長が0.15λに設定されたことで、第2の反射板12及び素子13の水平方向における導体長の合計を0.3λ以下に短くすることが可能となる。その結果、アンテナ装置のより一層の小型化を図ることが可能となる。 Due to such a configuration, the second reflector 12 and the element 13 operate as a monopole element, thereby forming a polarization H in a direction parallel to the first reflector 11, that is, in the horizontal direction in the figure. Is done. The second reflecting plate 12 is set to the same potential as the first reflecting plate 11 in a direct current, and the vertical height of the second reflecting plate 12 is set to about 0.25λ and the horizontal direction is set. Since the conductor length at is set to 0.15λ, the total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 12 and the element 13 can be shortened to 0.3λ or less. As a result, the antenna device can be further downsized.
ちなみに、一般的な反射板付きダイポールアンテナでは、例えば図2に示すように給電点Fに対しダイポール素子14a,14bを水平方向に配置することで水平方向Hに偏波を形成する。このため0.5λの素子長が必要となり、これ以上のアンテナの小型化は困難だった。また、反射板11の上方に当該反射板11から離間した状態でダイポール素子14a,14bを配置するために、支持部材(図示せず)を別途用意する必要がある。このため、部品点数が増えコストアップの増加が避けられなかった。 Incidentally, in a general dipole antenna with a reflector, for example, as shown in FIG. 2, the dipole elements 14 a and 14 b are arranged in the horizontal direction with respect to the feeding point F to form polarized waves in the horizontal direction H. For this reason, an element length of 0.5λ is required, and it is difficult to further reduce the antenna size. Further, in order to dispose the dipole elements 14a and 14b above the reflecting plate 11 in a state of being separated from the reflecting plate 11, it is necessary to separately prepare a support member (not shown). For this reason, the number of parts increases and an increase in cost cannot be avoided.
[第2の実施形態]
図3は、この発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図1と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a configuration of an antenna apparatus according to a second embodiment of the present invention, where (a) is a plan view thereof, and (b) to (e) are side views when viewed from four different directions. is there. In the figure, the same parts as those in FIG.
第1の反射板11上には、垂直板状アンテナが立設される。この垂直板状アンテナは、1枚の金属導体板にその上辺から下辺に向かい下辺部の一部を残してスリット15cを形成したもので、これにより長方形をなす第2の反射板15aと、逆L型をなすアンテナ素子15bを構成している。第2の反射板15aは、上記第1の反射板11に対し直接又はケーブルを介して接続され、これにより第1の反射板11と直流的に同電位になるように構成される。また、第2の反射板15aの一側辺先端部には給電点Fが設けられ、この給電点Fは給電ケーブルを介して図示しない無線回路に接続される。 A vertical plate antenna is erected on the first reflecting plate 11. This vertical plate-like antenna is formed by forming a slit 15c on a single metal conductor plate from the upper side to the lower side while leaving a part of the lower side, thereby reversing the rectangular second reflecting plate 15a. An L-shaped antenna element 15b is configured. The second reflecting plate 15a is connected to the first reflecting plate 11 directly or via a cable, and is thereby configured to have the same DC potential as the first reflecting plate 11. A feeding point F is provided at the tip of one side of the second reflecting plate 15a, and the feeding point F is connected to a wireless circuit (not shown) via a feeding cable.
上記第2の反射板15aの上端からスリット15cの底部までの長さは、共振周波数帯域の下端周波数(2.4GHz)に対応する波長をλとするとき、約0.25λに設定される。また、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計は0.3λ以下に設定される。 The length from the upper end of the second reflector 15a to the bottom of the slit 15c is set to about 0.25λ when the wavelength corresponding to the lower end frequency (2.4 GHz) of the resonance frequency band is λ. The total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 15a and the antenna element 15b is set to 0.3λ or less.
このような構成であるから、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bは長さが0.5λの迂回回路Eを介して接続されることになる。このため、第2の反射板15a、迂回回路E及びアンテナ素子15bがモノポール素子として動作し、これにより第1の反射板11と平行する方向、つまり図中水平方向に偏波が形成される。 With such a configuration, the second reflector 15a and the antenna element 15b are connected via the detour circuit E having a length of 0.5λ. For this reason, the second reflecting plate 15a, the detour circuit E, and the antenna element 15b operate as monopole elements, and thereby polarized waves are formed in a direction parallel to the first reflecting plate 11, that is, in the horizontal direction in the figure. .
また、第2の反射板15a、迂回回路E及びアンテナ素子15bは第1の反射板11と直流的に同電位に設定される。そして、第2の反射板15aの垂直方向の高さが約0.25λに設定されたことで、第2の反射板12とアンテナ素子13の水平方向における導体長の合計を0.3λ以下に設定することができる。このため、一般的な反射板付きダイポールアンテナに比べ素子長を短くすることができ、これによりアンテナ装置の小型化が可能となる。 The second reflector 15a, the bypass circuit E, and the antenna element 15b are set to the same potential as the first reflector 11 in terms of DC. The vertical height of the second reflector 15a is set to about 0.25λ, so that the total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 12 and the antenna element 13 is 0.3λ or less. Can be set. For this reason, the element length can be shortened as compared with a general dipole antenna with a reflecting plate, and thus the antenna device can be miniaturized.
しかも、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bは一枚の金属板により一体的に製作される。このため、単一部品によりアンテナ素子を構成することができ、これによりコストダウンが期待できる。 Moreover, the second reflecting plate 15a and the antenna element 15b are integrally manufactured from a single metal plate. For this reason, an antenna element can be comprised by a single component, and, thereby, cost reduction can be expected.
[第3の実施形態]
図4は、この発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図3と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows a configuration of an antenna device according to a third embodiment of the present invention, where (a) is a plan view thereof, and (b) to (e) are side views when viewed from four different directions. is there. In the figure, the same parts as those in FIG.
第1の反射板11上には垂直板状アンテナが立設される。この垂直板状アンテナは、絶縁基板16の一方の面に、第2の反射板15aを構成する長方形の第1の導電パターンと、アンテナ素子15bを構成するL型の第2の導電パターンを形成している。第1の導電パターンと第2の導電パターンとの間にはその下端部を一部残してスリット15cが形成され、これにより迂回回路Eが構成される。 A vertical plate antenna is erected on the first reflector 11. In this vertical plate antenna, a rectangular first conductive pattern constituting the second reflector 15a and an L-shaped second conductive pattern constituting the antenna element 15b are formed on one surface of the insulating substrate 16. doing. A slit 15c is formed between the first conductive pattern and the second conductive pattern, leaving a part of the lower end thereof, thereby forming a bypass circuit E.
一方、上記絶縁基板16の他方の面には、上記第2の反射板15aを構成する第1の導電パターンに対し背中合わせとなる位置に、L字型をなすマイクロストリップライン15dが第1の反射板11に対し水平方向に形成されている。このマイクロストリップライン15dは給電経路の一部を構成するもので、その一端には給電部Fが、他端には給電ケーブル接続点Gがそれぞれ設けられている。給電部Fはスルーホールを介して上記アンテナ素子15bの給電点に接続され、給電ケーブル接続点Gには図示しない給電ケーブルが接続される。 On the other hand, an L-shaped microstrip line 15d is formed on the other surface of the insulating substrate 16 so as to be back to back with respect to the first conductive pattern constituting the second reflecting plate 15a. It is formed in a horizontal direction with respect to the plate 11. The microstrip line 15d constitutes a part of the feeding path, and a feeding part F is provided at one end and a feeding cable connection point G is provided at the other end. The power feeding part F is connected to the power feeding point of the antenna element 15b through a through hole, and a power feeding cable (not shown) is connected to the power feeding cable connection point G.
上記第2の反射板15aの上端からスリット15cの底端までの長さは、共振周波数帯域の下端周波数(2.4GHz)に対応する波長をλとするとき、約0.25λに設定される。また、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計は0.3λ以下に設定される。 The length from the upper end of the second reflecting plate 15a to the bottom end of the slit 15c is set to about 0.25λ when the wavelength corresponding to the lower end frequency (2.4 GHz) of the resonance frequency band is λ. . The total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 15a and the antenna element 15b is set to 0.3λ or less.
このような構成であるから、上記第2の実施形態と同様に、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bは長さが0.5λの迂回回路Eを介して接続されることになる。このため、第2の反射板15a、迂回回路E及びアンテナ素子15bがモノポール素子として動作し、これにより第1の反射板11と平行する方向、つまり図中水平方向に偏波が形成される。 Due to such a configuration, the second reflector 15a and the antenna element 15b are connected via the detour circuit E having a length of 0.5λ, as in the second embodiment. For this reason, the second reflecting plate 15a, the detour circuit E, and the antenna element 15b operate as monopole elements, and thereby polarized waves are formed in a direction parallel to the first reflecting plate 11, that is, in the horizontal direction in the figure. .
また、第2の反射板15a、迂回回路E及びアンテナ素子15bは第1の反射板11と直流的に同電位に設定される。そして、第2の反射板15aの垂直方向の高さが約0.25λに設定されたことで、第2の反射板12と素子13の水平方向における導体長の合計を0.3λ以下に設定することができる。このため、一般的な反射板付きダイポールアンテナに比べ素子長を短くすることができ、これによりアンテナ装置の小型化が可能となる。 The second reflector 15a, the bypass circuit E, and the antenna element 15b are set to the same potential as the first reflector 11 in terms of DC. The vertical height of the second reflector 15a is set to about 0.25λ, so that the total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 12 and the element 13 is set to 0.3λ or less. can do. For this reason, the element length can be shortened as compared with a general dipole antenna with a reflecting plate, and thus the antenna device can be miniaturized.
さらに、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bはエッジング等により簡単に形成することができるので、安価に製造できる利点がある。しかも、絶縁基板16の他面側にはマイクロストリップライン15dを形成し、これを給電経路の一部として使用しているので、給電ケーブル長を短縮すると共に垂直板状アンテナと重なる部位における給電ケーブルの引き回しスペースを不要にすることができる。 Further, since the second reflector 15a and the antenna element 15b can be easily formed by edging or the like, there is an advantage that they can be manufactured at low cost. In addition, since the microstrip line 15d is formed on the other surface side of the insulating substrate 16 and is used as a part of the feeding path, the feeding cable length is shortened and the feeding cable in a portion overlapping the vertical plate antenna is used. It is possible to eliminate the need for routing space.
[第4の実施形態]
図5は、この発明の第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図4と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 shows a configuration of an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view thereof, and (b) to (e) are side views when viewed from four different directions. is there. In the figure, the same parts as those in FIG.
この第4の実施形態の前記第3の実施形態と異なる点は、絶縁基板16の裏面側に、逆L型をなすマイクロストリップライン15fを第1の反射板11に対し垂直方向に形成し、その下方端に給電ケーブル接続点Gを設けたことである。 The fourth embodiment is different from the third embodiment in that an inverted L-shaped microstrip line 15 f is formed on the back surface side of the insulating substrate 16 in a direction perpendicular to the first reflector 11. That is, a feeding cable connection point G is provided at the lower end.
このマイクロストリップライン15fは第2の反射板15aに対し背中合わせに配置され、その一端部には給電部Fが、他端には給電ケーブル接続点Gがそれぞれ設けられている。給電部Fはスルーホールを介して上記アンテナ素子15bの給電点に接続され、給電ケーブル接続点Gには図示しない給電ケーブルが接続される。 The microstrip line 15f is arranged back-to-back with respect to the second reflector 15a, and is provided with a power feeding part F at one end and a power feeding cable connection point G at the other end. The power feeding part F is connected to the power feeding point of the antenna element 15b through a through hole, and a power feeding cable (not shown) is connected to the power feeding cable connection point G.
このような構成であるから、第3の実施形態と同様にマイクロストリップライン15fを給電経路の一部として使用しているので、給電ケーブル長を短縮すると共に垂直板状アンテナと重なる部位における給電ケーブルの引き回しスペースを不要にすることができる。また、本実施形態ではマイクロストリップライン15fを垂直方向に配置し、その下端に給電ケーブル接続部Gを設けているので、給電ケーブルを第1の反射板11上に沿って配線するだけで、上記給電ケーブル接続部Gに接続できる利点がある。 Since it is such a configuration, the microstrip line 15f is used as a part of the feeding path as in the third embodiment, so that the feeding cable length is shortened and the feeding cable at the portion overlapping the vertical plate antenna is used. It is possible to eliminate the need for routing space. Further, in the present embodiment, the microstrip line 15f is arranged in the vertical direction, and the power supply cable connecting portion G is provided at the lower end thereof, so that the power supply cable is simply wired along the first reflector 11 and the above-mentioned There exists an advantage which can be connected to the electric power feeding cable connection part G. FIG.
なお、マイクロストリップライン15fの線幅を部分的に広く設定し、当該幅広部をスタブとして機能させるようにしてもよい。このスタブによりアンテナのインピーダンス整合を実現できる。 The line width of the microstrip line 15f may be set to be partially wide so that the wide part functions as a stub. The impedance matching of the antenna can be realized by this stub.
[第5の実施形態]
図6は、この発明の第5の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図4と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 shows the configuration of an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention. (A) is a plan view thereof, and (b) to (e) are side views when viewed from four different directions. is there. In the figure, the same parts as those in FIG.
この第5の実施形態の前記第4の実施形態と異なる点は、絶縁基板16の裏面側に、逆L型をなすマイクロストリップライン15fを第1の反射板11に対し垂直方向に形成すると共に、その給電点Fにスタブ15gを形成したことである。このスタブ15gは、アンテナ素子15bに対し背中合わせに配置される。スタブ15gは、オープンスタブ又はショートスタブとして、インピーダンス整合のために用いられる。 The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that an inverted L-shaped microstrip line 15 f is formed on the back surface side of the insulating substrate 16 in a direction perpendicular to the first reflector 11. The stub 15g is formed at the feeding point F. The stub 15g is disposed back to back with respect to the antenna element 15b. The stub 15g is used for impedance matching as an open stub or a short stub.
このような構成であるから、第4の実施形態と同様にマイクロストリップライン15fを給電経路の一部として使用しているので、給電ケーブル長を短縮すると共に垂直板状アンテナと重なる部位における給電ケーブルの引き回しスペースを不要にすることができる。さらに、アンテナ素子15bに対し背中合わせとなる位置にスタブ15gを設けたことで、インピーダンス整合を行うことができる。 Since it is such a configuration, the microstrip line 15f is used as a part of the feeding path as in the fourth embodiment, so that the feeding cable length is shortened and the feeding cable at the portion overlapping the vertical plate antenna is used. It is possible to eliminate the need for routing space. Furthermore, impedance matching can be performed by providing the stub 15g at a position that is back to back with respect to the antenna element 15b.
[第6の実施形態]
図7は、この発明の第6の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図6と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
[Sixth Embodiment]
FIG. 7: shows the structure of the antenna device which concerns on 6th Embodiment of this invention, (a) is the top view, (b)-(e) is a side view when it sees from four different directions. is there. In the figure, the same parts as those in FIG.
第1の反射板11aは長方形をなし、当該第1の反射板11a上には2つの垂直板状アンテナ10a,10bが一定の距離を隔てて平行に立設されている。これらの垂直板状アンテナ10a,10bは、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bが形成された面が同一方向を向くように配置され、アンテナの磁界面をスタックした状態で使用される。 The first reflecting plate 11a has a rectangular shape, and two vertical plate antennas 10a and 10b are erected in parallel on the first reflecting plate 11a with a certain distance therebetween. These vertical plate antennas 10a and 10b are arranged so that the surfaces on which the second reflector 15a and the antenna element 15b are formed face the same direction, and are used in a state where the magnetic field surfaces of the antennas are stacked.
上記垂直板状アンテナ10a,10bにおいて、第2の反射板15aの上端からスリット15cの底端までの長さは、前記第6の実施形態と同様に共振周波数帯域の下端周波数(2.4GHz)に対応する波長をλとするとき、約0.25λに設定される。また、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計は0.3λ以下に設定される。
なお、上記第1の反射板11aの長手方向の長さ、及び垂直板状アンテナ10a,10bの配置間隔は、いずれもアンテナ装置に発生させようとする指向性に応じて適宜設定される。
In the vertical plate antennas 10a and 10b, the length from the upper end of the second reflecting plate 15a to the bottom end of the slit 15c is the lower end frequency (2.4 GHz) of the resonance frequency band as in the sixth embodiment. When the wavelength corresponding to is λ, it is set to about 0.25λ. The total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 15a and the antenna element 15b is set to 0.3λ or less.
Note that the length of the first reflecting plate 11a in the longitudinal direction and the interval between the vertical plate antennas 10a and 10b are appropriately set according to the directivity to be generated in the antenna device.
また、図9は本実施形態に係るアンテナ装置の設置例を示す斜視図である。この例はアンテナ装置を壁面に設置する場合を示したもので、第1の反射板11aが壁面取付金具7aを用いて壁面にねじ止めにより固定される。なお、8aはカバーを、また9aは入出力部をそれぞれ示している。 FIG. 9 is a perspective view showing an installation example of the antenna device according to the present embodiment. This example shows a case where the antenna device is installed on the wall surface, and the first reflecting plate 11a is fixed to the wall surface by screwing using the wall surface mounting bracket 7a. Reference numeral 8a denotes a cover, and 9a denotes an input / output unit.
このような構成であるから、垂直板状アンテナ10a,10bを磁界面スタック化したことにより双方のアンテナの特性が合成され、これにより高利得な指向性アンテナ装置を提供することが可能となる。また、垂直板状アンテナ10a,10bの水平方向の長さは0.3λ以下に設定可能であるため、第1の反射板11aの短辺方向(幅方向)の長さを0.5λ以下にすることができ、これによりアンテナ装置の幅方向のサイズを小型化することができる。 Since it is such a structure, the characteristics of both antennas are synthesized by forming the vertical plate antennas 10a and 10b into a magnetic field surface stack, thereby providing a high-gain directional antenna device. Further, since the horizontal length of the vertical plate antennas 10a and 10b can be set to 0.3λ or less, the length of the first reflector 11a in the short side direction (width direction) is set to 0.5λ or less. Thus, the size of the antenna device in the width direction can be reduced.
[第7の実施形態]
図8は、この発明の第7の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図7と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
[Seventh Embodiment]
FIG. 8 shows a configuration of an antenna device according to a seventh embodiment of the present invention, where (a) is a plan view thereof, and (b) to (e) are side views when viewed from different four directions. is there. In the figure, the same parts as those in FIG.
第1の反射板11bは長方形をなし、当該第1の反射板11b上には2つの垂直板状アンテナ10a,10bが直線上に並べられた状態で立設されている。これらの垂直板状アンテナ10a,10bは、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bが形成された面が同一方向を向くように配置され、アンテナの電界方向にスタックした状態で使用される。 The first reflecting plate 11b has a rectangular shape, and two vertical plate antennas 10a and 10b are erected on the first reflecting plate 11b in a state of being arranged on a straight line. These vertical plate antennas 10a and 10b are arranged so that the surfaces on which the second reflector 15a and the antenna element 15b are formed face the same direction, and are used in a state where they are stacked in the direction of the electric field of the antenna.
このような構成であるから、垂直板状アンテナ10a,10bを電磁面スタック化したことにより双方のアンテナの特性が合成され、これにより高利得の指向性アンテナ装置を提供することが可能となる。また、垂直板状アンテナ10a,10bの幅方向の長さはいずれも0.3λ以下に設定可能であるため、垂直板状アンテナ10a,10bのスタック間隔を0.6λ以下に設定することができ、これにより指向性の調整範囲を拡大することが可能となる。 Since it is such a structure, the characteristics of both antennas are synthesized by forming the vertical plate antennas 10a and 10b into an electromagnetic surface stack, thereby providing a high gain directional antenna device. In addition, since the length in the width direction of the vertical plate antennas 10a and 10b can be set to 0.3λ or less, the stack interval of the vertical plate antennas 10a and 10b can be set to 0.6λ or less. Thus, the directivity adjustment range can be expanded.
なお、図8では同一構成の垂直板状アンテナ10a,10bを横一列に配置した場合を例示した。しかし、それに限らず、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの形成位置が左右反対となるように構成された垂直板状アンテナ10a,10bを用意し、これらの垂直板状アンテナ10a,10bを横一列に配置するようにしてもよい。このように構成することで、アンテナ装置としての利得をさらに高めることができる。 FIG. 8 illustrates the case where the vertical plate antennas 10a and 10b having the same configuration are arranged in a horizontal row. However, the present invention is not limited thereto, and vertical plate antennas 10a and 10b configured so that the formation positions of the second reflecting plate 15a and the antenna element 15b are opposite to each other are prepared, and the vertical plate antennas 10a and 10b are prepared. It may be arranged in a horizontal row. With this configuration, the gain as the antenna device can be further increased.
[第8の実施形態]
図10は、この発明の第8の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図6と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
[Eighth Embodiment]
FIG. 10 shows a configuration of an antenna device according to an eighth embodiment of the present invention. (A) is a plan view thereof, and (b) to (e) are side views when viewed from four different directions. is there. In the figure, the same parts as those in FIG.
本実施形態に係るアンテナ装置は、第1の反射板11cに、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ10a,10bの対と、同じく磁界面スタック化された垂直板状アンテナ10c,10d2の対を、相互に90度向きを異ならせた状態で配置したものである。垂直板状アンテナの各対10a,10b及び10c,10dは、いずれも第2の反射板15a及びアンテナ素子15bが形成された面が同一方向を向くように配置されている。 In the antenna device according to the present embodiment, a pair of vertical plate antennas 10a and 10b stacked in a magnetic field plane and a pair of vertical plate antennas 10c and 10d2 stacked in a magnetic field plane on the first reflector 11c. Are arranged in a state in which the directions are different from each other by 90 degrees. Each of the pairs 10a, 10b and 10c, 10d of the vertical plate antennas is arranged such that the surfaces on which the second reflector 15a and the antenna element 15b are formed face the same direction.
また、上記垂直板状アンテナの各対10a,10b及び10c,10dに設けられた給電点Fは、対ごとに給電ケーブル18a,18b及び18c,18dを介して混合器19,19により混合され、これらの混合器19,19からそれぞれ図示しない給電ケーブルを介して無線回路の異なる系統に接続される。 Further, the feed points F provided in the pairs 10a, 10b and 10c, 10d of the vertical plate antennas are mixed by the mixers 19, 19 via the feed cables 18a, 18b and 18c, 18d for each pair, These mixers 19 and 19 are connected to different systems of radio circuits via power supply cables (not shown).
さらに、共振周波数帯域の下端周波数(2.4GHz)に対応する波長をλとするとき、上記垂直板状アンテナ10a〜10dはいずれも、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計が0.3λ以下となるように構成される。また、垂直板状アンテナの各対10a,10b及び10c,10dの配置間隔はいずれも0.5λとなるように設定される。 Furthermore, when the wavelength corresponding to the lower end frequency (2.4 GHz) of the resonance frequency band is λ, each of the vertical plate antennas 10a to 10d is a conductor in the horizontal direction of the second reflector 15a and the antenna element 15b. The total length is set to 0.3λ or less. In addition, the arrangement interval of each pair 10a, 10b and 10c, 10d of the vertical plate antenna is set to be 0.5λ.
このような構成であるから、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dの対により、それぞれ指向性が90度異なる方向に、第1の反射板11cと平行する方向の偏波が生成される。また、各垂直板状アンテナ10a〜10dはいずれも、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計が0.3λ以下となるように構成されているため、2対の磁界面スタック化された垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dを配置する際に、アンテナ対間のアイソレーションを維持した上でアンテナ装置のサイズを小型化することが可能となる。 Because of such a configuration, the directivity of each of the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d stacked in the magnetic field plane is different by 90 degrees in the direction parallel to the first reflector 11c. Polarization is generated. Further, each of the vertical plate antennas 10a to 10d is configured such that the total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 15a and the antenna element 15b is 0.3λ or less, so that two pairs of antennas are formed. When arranging the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d stacked in the magnetic field plane, the size of the antenna device can be reduced while maintaining the isolation between the antenna pairs.
[第9の実施形態]
図11は、この発明の第9の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すもので、(a)はその平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図10と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
[Ninth Embodiment]
FIG. 11 shows a configuration of an antenna device according to a ninth embodiment of the present invention, where (a) is a plan view thereof, and (b) to (e) are side views when viewed from four different directions. is there. In the figure, the same parts as those in FIG.
本実施形態の前記第8の実施形態と構成を異にする点は、対をなす垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dをそれぞれ平行に配置する際に、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bが形成された面が反対方向(図11ではいずれも外側方向)を向くように設定したことである。また、この配置に対応するために、対をなす垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dの給電位相は反転されており、合成時に再度反転させて同位相とした後合成するようにしている。 The difference of the configuration of the present embodiment from the eighth embodiment is that when the pair of vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d are arranged in parallel, the second reflector 15a and the antenna are arranged. That is, the surface on which the element 15b is formed is set to face in the opposite direction (both in FIG. 11, the outer direction). In order to cope with this arrangement, the feeding phases of the paired vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d are inverted, and are inverted again at the time of synthesis to be the same phase and then synthesized. .
また、図12は本実施形態に係るアンテナ装置の設置例を示す斜視図である。この例はアンテナ装置を壁面に設置する場合を示したもので、第1の反射板11cが壁面取付金具7bを用いて壁面にねじ止めにより固定される。なお、8bはカバーを、また9bは入出力部をそれぞれ示している。 FIG. 12 is a perspective view showing an installation example of the antenna device according to the present embodiment. This example shows a case where the antenna device is installed on the wall surface, and the first reflecting plate 11c is fixed to the wall surface by screwing using the wall surface mounting bracket 7b. Reference numeral 8b denotes a cover, and 9b denotes an input / output unit.
このような構成であるから、前記第8の実施形態と同様に、各垂直板状アンテナ10a〜10dの第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計は0.3λ以下となるように構成されているため、2対の磁界面スタック化された垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dを配置する際に、アンテナ対間のアイソレーションを維持した上でアンテナ装置のサイズを小型化することが可能となる。 Since it is such a structure, the total of the conductor length in the horizontal direction of the 2nd reflecting plate 15a of each vertical plate-shaped antenna 10a-10d and the antenna element 15b is 0.3 lambda or less similarly to the said 8th Embodiment. Therefore, when arranging two pairs of magnetic field plane stacked vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d, the antenna device is maintained while maintaining the isolation between the antenna pairs. The size can be reduced.
[第10の実施形態]
図13及び図14はこの発明の第10の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示すもので、図13は斜め上方から見た斜視図、図14は斜め下方から見たときの斜視図である。また図15(a)は同アンテナ装置の平面図、(b)〜(e)は異なる四方向から見たときの側面図である。なお、同図において前記図10及び図12と同一部分には同一符号を付して説明を行う。
[Tenth embodiment]
13 and 14 show the overall configuration of an antenna device according to a tenth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a perspective view seen from obliquely above, and FIG. 14 is a perspective view seen from obliquely below. is there. FIG. 15A is a plan view of the antenna device, and FIGS. 15B to 15E are side views when viewed from four different directions. In the figure, the same parts as those in FIGS. 10 and 12 will be described with the same reference numerals.
本実施形態に係るアンテナ装置では、第1の反射板11dに、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ10a,10bの対と、同じく磁界面スタック化された垂直板状アンテナ10c,10d2の対を、相互に90度向きを異ならせた状態で配置している。垂直板状アンテナの各対10a,10b及び10c,10dは、いずれも第2の反射板15a及びアンテナ素子15bが形成された面が同一方向を向くように配置されている。 In the antenna device according to the present embodiment, a pair of vertical plate antennas 10a and 10b stacked in a magnetic field plane and a pair of vertical plate antennas 10c and 10d2 stacked in a magnetic field plane on the first reflector 11d. Are arranged with their directions different from each other by 90 degrees. Each of the pairs 10a, 10b and 10c, 10d of the vertical plate antennas is arranged such that the surfaces on which the second reflector 15a and the antenna element 15b are formed face the same direction.
また、上記垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dの上方(図13,図14では前方)となる位置には、第1の反射板11dに対し支持部材22により支持された状態で水平板状アンテナ20が配置される。この水平板状アンテナ20は、羽根型をなす2対の水平板状素子21a,21bを交差させた状態で、つまり相互に90度向きを異ならせた状態で配置したもので、各水平板状素子21a,21bの配置位置は上記垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dの垂直上方となるように、つまり垂直板状アンテナ10a〜10dが水平板状素子21a,21bの下に隠れるように設定されている。
水平板状素子21aは、羽根状の対称な1対の板で構成され、対称性の中心付近(1対の板が最も近接する箇所)に給電点を有する。
なお、図中7cは壁面取付金具、8cはカバー、9bは入出力部、23a,23bは給電ケーブルを示している。
Further, the horizontal plate is supported by the support member 22 with respect to the first reflecting plate 11d at a position above the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d (forward in FIGS. 13 and 14). The antenna 20 is arranged. This horizontal plate-like antenna 20 is arranged in a state where two pairs of horizontal plate-like elements 21a and 21b having a blade shape are crossed, that is, in a state where their directions are different from each other by 90 degrees. The arrangement positions of the elements 21a and 21b are vertically above the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c and 10d, that is, the vertical plate antennas 10a to 10d are hidden under the horizontal plate elements 21a and 21b. Is set.
The horizontal plate-shaped element 21a is composed of a pair of symmetrical blade-like plates, and has a feeding point near the center of symmetry (where the pair of plates are closest).
In the figure, 7c is a wall mounting bracket, 8c is a cover, 9b is an input / output unit, and 23a and 23b are power supply cables.
ところで、垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dは2400〜2500MHzの周波数帯域(高域周波数帯)を共振帯域とし、水平板状アンテナ20は700〜2200MHzの周波数帯域(低域周波数帯)を共振帯域としている。 By the way, the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d have a frequency band of 2400 to 2500 MHz (high frequency band) as a resonance band, and the horizontal plate antenna 20 has a frequency band of 700 to 2200 MHz (low frequency band). The resonance band.
そして、そのために先ず上記垂直板状アンテナ10a〜10dについては、低域周波数帯の上端周波数(2200MHz)に対応する波長をλBとするとき、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計が0.3λB以下となるように設定される。また、高域周波数帯の下端周波数(2400MHz)に対応する波長をλCとするとき、垂直板状アンテナの各対10a,10b及び10c,10dの配置間隔はいずれも0.5λCとなるように設定される。さらに、上記垂直板状アンテナ10a〜10dの第2の反射板15aの上端からスリット15cの底端までの長さは、約0.25λCに設定される。 For this purpose, first, for the vertical plate antennas 10a to 10d, when the wavelength corresponding to the upper frequency (2200 MHz) of the low frequency band is λ B , the horizontal direction of the second reflector 15a and the antenna element 15b Is set so that the total of the conductor lengths becomes 0.3λ B or less. Further, when the wavelength corresponding to the lower end frequency (2400 MHz) of the high frequency band is λ C , the arrangement intervals of the vertical plate antenna pairs 10a, 10b and 10c, 10d are all 0.5λ C. Set to Further, the length from the upper end of the second reflecting plate 15a of the vertical plate-shaped antenna 10a~10d to the bottom end of the slit 15c is set to about 0.25 [lambda C.
一方、水平板状アンテナ20については、低域周波数帯の下端周波数(700MHz)に対応する波長をλAとするとき、水平板状素子21a,21bの導体長が0.35λAに設定され、また水平板状素子21a,21bの幅は上記高域周波数帯の下端周波数(2400MHz)に対応する波長λCに対し0.3〜0.4λCに設定される。さらに、第1の反射板11dと水平板状アンテナ20の垂直方向の間隔は通常、低域周波数帯の中のいずれかの周波数において1/4波長となるように選ばれる。例えば、λAを基準にすると0.15λAと表される。なお、第1の反射板11dに対する水平板状アンテナ20の垂直方向の配置位置は、上記高域周波数帯の下端周波数(2400MHz)に対応する波長λCに対し0.5λC付近(0.3〜0.7λC)設定してもよい。 On the other hand, for the horizontal plate antenna 20, when the wavelength corresponding to the lower end frequency (700 MHz) of the low frequency band is λ A , the conductor length of the horizontal plate elements 21a and 21b is set to 0.35λ A , The widths of the horizontal plate elements 21a and 21b are set to 0.3 to 0.4λ C with respect to the wavelength λ C corresponding to the lower end frequency (2400 MHz) of the high frequency band. Furthermore, the vertical interval between the first reflecting plate 11d and the horizontal plate antenna 20 is usually selected to be ¼ wavelength at any frequency in the low frequency band. For example, when λ A is used as a reference, it is expressed as 0.15λ A. The vertical arrangement position of the horizontal plate antenna 20 with respect to the first reflecting plate 11d is about 0.5λ C (0.3 mm) with respect to the wavelength λ C corresponding to the lower end frequency (2400 MHz) of the high frequency band. ~ 0.7λ C ) may be set.
このような構成であるから、高域周波数帯域(2400〜2500MHz)に対して、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dの対によりそれぞれ指向性が90度異なる方向に、第1の反射板11cと平行する方向の偏波が生成される。また、それと共に低域周波数帯域(700〜2200MHz)に対して、水平板状アンテナ20の水平板状素子21a,21bによりそれぞれ指向性が90度異なる方向に、第1の反射板11cと平行する方向の偏波が生成される。 With such a configuration, the directivity is different by 90 degrees with respect to the high frequency band (2400 to 2500 MHz) by the pair of vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d stacked in the magnetic field plane. A polarized wave in a direction parallel to the first reflecting plate 11c is generated. At the same time, with respect to the low frequency band (700 to 2200 MHz), the horizontal plate elements 21a and 21b of the horizontal plate antenna 20 are parallel to the first reflector 11c in directions in which the directivities are different by 90 degrees. Directional polarization is generated.
その際に、上記垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dにおいて、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計が0.3λB以下となるように、つまり低域周波数帯域(700〜2200MHz)の上端周波数2200MHzに対応する波長より短くなるように設定されている。このため、垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dが低域周波数帯域(700〜2200MHz)に対し共振しないようにすることができる。すなわち、垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dと、水平板状アンテナ20の水平板状素子21a,21bとの間のアイソレーションを十分に確保することができ、これにより上記高域周波数帯域(2400〜2500MHz)と低域周波数帯域(700〜2200MHz)とを共用するアンテナ装置を提供することができる。 At that time, in the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d, the total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 15a and the antenna element 15b is 0.3λ B or less, that is, a low frequency range. The frequency band (700 to 2200 MHz) is set to be shorter than the wavelength corresponding to the upper end frequency of 2200 MHz. For this reason, it is possible to prevent the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d from resonating with respect to the low frequency band (700 to 2200 MHz). That is, it is possible to sufficiently secure isolation between the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d and the horizontal plate elements 21a, 21b of the horizontal plate antenna 20, and thereby the high frequency band. An antenna device that shares (2400 to 2500 MHz) and a low frequency band (700 to 2200 MHz) can be provided.
しかも、上記垂直板状アンテナ10a〜10dの第2の反射板15aの上端からスリット15cの底端までの長さ、つまり垂直板状アンテナ10a〜10dの高さを約0.25λCに設定している。すなわち、第1の反射板11dから水平板状アンテナ20までの距離0.5λCに対し、約1/2に設定している。この結果、水平板状アンテナ20の各水平板状素子21a,21bを垂直板状アンテナ10a〜10dの導波器として機能させることが可能となり、これにより高域周波数帯域に対する利得を改善することができる。 In addition, the length from the upper end of the second reflecting plate 15a of the vertical plate antennas 10a to 10d to the bottom end of the slit 15c, that is, the height of the vertical plate antennas 10a to 10d is set to about 0.25λ C. ing. That is, for a distance 0.5 [lambda C from the first reflector 11d to a horizontal plate-shaped antenna 20 is set to about 1/2. As a result, the horizontal plate elements 21a and 21b of the horizontal plate antenna 20 can function as the directors of the vertical plate antennas 10a to 10d, thereby improving the gain for the high frequency band. it can.
[第11の実施形態]
図16はこの発明の第11の実施形態に係るアンテナ装置の構成を斜め上方から見たときの斜視図、図17及び図18はそれぞれその平面図及び側面図である。
[Eleventh embodiment]
FIG. 16 is a perspective view of an antenna device according to an eleventh embodiment of the present invention as viewed obliquely from above, and FIGS. 17 and 18 are a plan view and a side view, respectively.
本実施形態に係るアンテナ装置は、ほぼ正方形をなす第1の反射板30を備える。この第1の反射板30は金属導体からなり、例えば板金を用いて製作される。この第1の反射板30の中央部の垂直上方位置には、水平板状アンテナ40が配置される。水平板状アンテナ40は、図17に示すように、羽根型をなす2対の水平板状素子41a,41bを有する。これらの水平板状素子41a,41bは、互いに交差するように、つまり向きが互いに90度異なる状態を維持し、上記第1の反射板30の四辺に対し45度偏角させた状態で配置される。 The antenna device according to the present embodiment includes a first reflector 30 that is substantially square. The first reflecting plate 30 is made of a metal conductor, and is manufactured using sheet metal, for example. A horizontal plate antenna 40 is disposed at a vertically upper position in the center of the first reflecting plate 30. As shown in FIG. 17, the horizontal plate antenna 40 has two pairs of horizontal plate elements 41a and 41b having a blade shape. These horizontal plate-like elements 41a and 41b are arranged so as to cross each other, that is, in a state in which the directions are different from each other by 90 degrees and are deviated by 45 degrees with respect to the four sides of the first reflecting plate 30. The
上記水平板状素子41a,41bは、その左右の素子片ごとに2本の支持部材42,43を用いて上記第1の反射板30に固定支持される。図24及び図25はその支持構造を示す分解斜視図である。同図に示すように支持部材42,43の一方42は樹脂製の六角柱からなり、他方43は板金で折り曲げ成形された金属部材からなる。なお、この金属の支持部材43は第1の反射板30の一部を切り抜いて立ち上げたものを用いてもよい。このように構成すると、支持部材43の部品点数を減らしてさらに安価にすることができる。 The horizontal plate elements 41a and 41b are fixedly supported on the first reflecting plate 30 by using two support members 42 and 43 for each of the left and right element pieces. 24 and 25 are exploded perspective views showing the support structure. As shown in the drawing, one of the support members 42 and 43 is made of a hexagonal column made of resin, and the other 43 is made of a metal member bent by sheet metal. The metal support member 43 may be formed by cutting out a part of the first reflector 30 and starting up. If comprised in this way, the number of parts of the supporting member 43 can be reduced and it can further be made cheap.
また、上記第1の反射板30上の4箇所の角部には第1の補助反射板31a,31bが立設されている。第1の補助反射板31a,31bは、板金等の金属導体をL型に折曲形成したもので、折り曲げた内側面が上記水平板状素子41a,41bの先端部と対向するように配置される。第1の補助反射板31a,31bは、第1の反射板30と直流的に同電位に設定される。この第1の補助反射板31a,31bにより、広帯域の素子において第1の反射板30との間隔が波長に対し狭い周波数帯域(低域周波数帯域)においても良好なインピーダンスを維持する。 In addition, first auxiliary reflecting plates 31 a and 31 b are erected at four corners on the first reflecting plate 30. The first auxiliary reflectors 31a and 31b are formed by bending a metal conductor such as a sheet metal into an L shape, and are arranged so that the bent inner surface faces the tip of the horizontal plate elements 41a and 41b. The The first auxiliary reflectors 31a and 31b are set to the same potential as the first reflector 30 in terms of DC. The first auxiliary reflectors 31a and 31b maintain a good impedance even in a frequency band (low frequency band) in which the distance between the first reflector 30 and the first reflector 30 is narrow with respect to the wavelength.
さらに、上記第1の反射板30上の4辺部にはそれぞれ当該辺と平行する状態に第2の補助反射板32a〜32dが設置されている。第2の補助反射板32a〜32dは、板金等の金属導体を折り曲げたもので、上記各辺に2個ずつ並べて配置される。なお、これら2個の反射板は1個の反射板として一体形成してもよい。第2の補助反射板32a〜32dも、第1の反射板30と直流的に同電位に設定される。 Furthermore, second auxiliary reflectors 32a to 32d are installed on the four sides of the first reflector 30 in parallel with the sides. The second auxiliary reflecting plates 32a to 32d are formed by bending a metal conductor such as a sheet metal, and two of the second auxiliary reflecting plates 32a to 32d are arranged side by side on each side. Note that these two reflectors may be integrally formed as one reflector. The second auxiliary reflectors 32a to 32d are also set to the same potential as the first reflector 30 in terms of DC.
ところで、上記第1の反射板30、水平板状素子41a,41b、第1の補助反射板31a,31b及び第2の補助反射板32a〜32dの具体的な寸法は、例えば以下のように設定される。すなわち、いま700〜2200MHzの周波数帯域(低域周波数帯)を共振帯域として使用する場合、その下端周波数に対応する波長をλとすると、図17及び図18に示すように、水平板状素子41a,41bの導体長を0.36λ以下、幅を0.1λ以下に設定する。また、第1の補助反射板31a,31bの一片の幅を0.08λ以下に、第2の補助反射板32a〜32dの幅を0.49λ以下にそれぞれ設定し、さらに第1の反射板30の一辺の長さを0.54λ以下に設定する。 By the way, specific dimensions of the first reflector 30, the horizontal plate elements 41a and 41b, the first auxiliary reflectors 31a and 31b, and the second auxiliary reflectors 32a to 32d are set as follows, for example. Is done. That is, when a frequency band of 700 to 2200 MHz (low frequency band) is used as a resonance band now, assuming that the wavelength corresponding to the lower end frequency is λ, as shown in FIGS. 17 and 18, the horizontal plate element 41a , 41b is set to have a conductor length of 0.36λ or less and a width of 0.1λ or less. Further, the width of one piece of the first auxiliary reflectors 31a and 31b is set to 0.08λ or less, the width of the second auxiliary reflectors 32a to 32d is set to 0.49λ or less, and the first reflector 30 is further set. Is set to 0.54λ or less.
また、第1の反射板30からの水平板状素子41a,41bの距離、つまり高さはそれぞれ0.16λ以下及び0.15λ以下に設定する。さらに、第1の補助反射板31a,31bの高さは0.14λ以下に、また第2の補助反射板32a〜32dの高さは0.08λ以下にそれぞれ設定される。 Further, the distances, that is, the heights of the horizontal plate elements 41a and 41b from the first reflecting plate 30 are set to 0.16λ or less and 0.15λ or less, respectively. Further, the height of the first auxiliary reflectors 31a and 31b is set to 0.14λ or less, and the height of the second auxiliary reflectors 32a to 32d is set to 0.08λ or less.
本実施形態に係るアンテナ装置では、上記水平板状アンテナ40の上部にさらに導波器50が装着される。図19はこの導波器50を装着した状態を示す斜視図、図20及び図21はそれぞれその平面図及び側面図である。同図に示すように導波器50は第1反射板30に対し支持部材により固定される。 In the antenna device according to the present embodiment, a director 50 is further mounted on the horizontal plate antenna 40. FIG. 19 is a perspective view showing a state in which the director 50 is mounted, and FIGS. 20 and 21 are a plan view and a side view, respectively. As shown in the figure, the director 50 is fixed to the first reflector 30 by a support member.
導波器50は、ほぼ正方形をなす絶縁基板51を有し、当該絶縁基板51の表面側には図22に示すように第1の無給電素子52a,52bが配置されている。また、裏面側には図23に示すように第2の無給電素子53a〜53dが配置されている。 The director 50 has an insulating substrate 51 having a substantially square shape, and first parasitic elements 52a and 52b are arranged on the surface side of the insulating substrate 51 as shown in FIG. Further, second parasitic elements 53a to 53d are arranged on the rear surface side as shown in FIG.
第1の無給電素子52a,52bは、4個の導電パターンからなり、これらの導電パターンが先に述べた水平板状素子41a,41bと対向するように位置決めされる。各導電パターンには、図22に示すようにく型をなす複数のスリットが設けられている。各導電パターンの長さ及び幅は、共振帯域である低域周波数帯(700〜2200MHz)の下端周波数に対応する波長をλとすると、それぞれ0.11λ、0.05λに設定されている。 The first parasitic elements 52a and 52b are composed of four conductive patterns, and are positioned so that these conductive patterns face the horizontal plate elements 41a and 41b described above. Each conductive pattern is provided with a plurality of slits forming a rectangle as shown in FIG. The length and width of each conductive pattern are set to 0.11λ and 0.05λ, respectively, where λ is the wavelength corresponding to the lower end frequency of the low frequency band (700 to 2200 MHz) that is the resonance band.
第2の無給電素子53a〜53dは、上記水平板状素子41a,41bと対向する位置に、図23に示すように複数の線状の導電パターンを一定の間隔でストライプ状に配置したもので、各線上導電パターンの長さ及び配置間隔はそれぞれ0.09λ、0.04λに設定されている。 The second parasitic elements 53a to 53d are formed by arranging a plurality of linear conductive patterns in stripes at regular intervals, as shown in FIG. 23, at positions facing the horizontal plate elements 41a and 41b. The length and arrangement interval of the on-line conductive patterns are set to 0.09λ and 0.04λ, respectively.
このような構成であるから、水平板状素子41a,41bにより、低域周波数帯(700〜2200MHz)に対して、90度異なる方向に指向性を持つ2系統の偏波が生成される。これらの偏波は、いずれも第1の反射板30と平行する方向の偏波となる。 Because of such a configuration, the horizontal plate elements 41a and 41b generate two systems of polarized waves having directivity in directions different by 90 degrees with respect to the low frequency band (700 to 2200 MHz). All of these polarized waves are polarized in a direction parallel to the first reflecting plate 30.
またその際、第1の補助反射板31a,31b及び第2の補助反射板32a〜32dを設置したことにより、上記2系統の各偏波の指向性をさらに高めることが可能となる。さらに、第1及び第2の無給電素子52a,52b及び53a,53bを備える導波器50を設置したことによって、低域周波数帯における定在波比特性を改善することができる。 At that time, the first auxiliary reflectors 31a and 31b and the second auxiliary reflectors 32a to 32d are installed, so that the directivity of each of the two systems of polarized waves can be further enhanced. Furthermore, the standing wave ratio characteristic in the low frequency band can be improved by installing the waveguide 50 including the first and second parasitic elements 52a, 52b and 53a, 53b.
[第12の実施形態]
この発明の第12の実施形態に係るアンテナ装置は、第1の反射板30上に、2400〜2500MHzの周波数帯域(高域周波数帯)を共振帯域とする垂直板状アンテナ60a〜60dと、700〜2200MHzの周波数帯域(低域周波数帯)を共振帯域とする水平板状アンテナ40と、当該水平板状アンテナ20の指向性に作用する第1及び第2の補助反射板31a,31b及び32a〜32dと、導波器50とを設けたものである。
[Twelfth embodiment]
In the antenna device according to the twelfth embodiment of the present invention, vertical plate antennas 60a to 60d having a frequency band of 2400 to 2500 MHz (high frequency band) as resonance bands on the first reflector 30 and 700 A horizontal plate antenna 40 having a resonance band in a frequency band (low frequency band) of 2200 MHz, and first and second auxiliary reflectors 31a, 31b and 32a acting on the directivity of the horizontal plate antenna 20 32d and a director 50 are provided.
第1の反射板30上には、先ず垂直板状アンテナ60a〜60dが装着される。図26は当該垂直板状アンテナ60a〜60dが装着された状態を斜め上方から見たときの斜視図、図27及び図28はそれぞれその平面図及び側面図である。 First, vertical plate antennas 60 a to 60 d are mounted on the first reflector 30. FIG. 26 is a perspective view of the state in which the vertical plate antennas 60a to 60d are mounted as viewed obliquely from above, and FIGS. 27 and 28 are a plan view and a side view, respectively.
垂直板状アンテナ60a〜60dは、アンテナ60aと60b、アンテナ60cと60dがそれぞれ対をなし、相互に90度向きを異ならせた状態で、かつ図27に示すように上記第1の反射板30の四辺に対し45度偏角させた状態で配置される。これらの垂直板状アンテナの対60a,60b及び60c,60dは、それぞれ所定の間隔を隔てて互いに向かい合う状態で平行に配置され、これにより磁界面スタックを構成する。 The vertical plate-shaped antennas 60a to 60d have the antennas 60a and 60b and the antennas 60c and 60d, respectively, which are paired and have their directions different from each other by 90 degrees, and as shown in FIG. It is arranged in a state where it is deviated by 45 degrees with respect to the four sides. These pairs of vertical plate antennas 60a, 60b and 60c, 60d are arranged in parallel so as to face each other at a predetermined interval, thereby forming a magnetic field surface stack.
図29及び図30は、上記垂直板状アンテナ60a〜60dの構成を拡大して示したものである。なお、同図において前記図6と同一部分には同一符号を付して説明を行う。 29 and 30 are enlarged views of the configuration of the vertical plate antennas 60a to 60d. In the figure, the same parts as those in FIG.
垂直板状アンテナ60a〜60dは、絶縁基板16の一方の面に、第2の反射板15aを構成する長方形の第1の導電パターンと、アンテナ素子15bを構成するL型の第2の導電パターンを形成している。第1の導電パターンと第2の導電パターンとの間にはその下端部を一部残してスリット15cが形成され、これにより迂回回路が構成される。 The vertical plate-like antennas 60a to 60d are formed on one surface of the insulating substrate 16 with a rectangular first conductive pattern constituting the second reflector 15a and an L-type second conductive pattern constituting the antenna element 15b. Is forming. A slit 15c is formed between the first conductive pattern and the second conductive pattern, leaving a part of the lower end thereof, thereby forming a bypass circuit.
上記各パターンの寸法は例えば以下のように設定される。すなわち、高域周波数帯(2400〜2500MHz)の下端周波数(2400MHz)に対応する波長をλHとすると、第2の反射板15aとアンテナ素子15bの図中横方向の長さは0.3λH以下に、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの上端部における長さはそれぞれ0.15λH以下に設定される。また、垂直板状アンテナ60a〜60dの横方向の全長は0.45λH以下に設定される。垂直板状アンテナ60a〜60dの縦方向のサイズは、導電パターンの長さが0.31λH以下に、また全長が0.32λH以下にそれぞれ設定される。 The dimensions of the patterns are set as follows, for example. That is, when the wavelength corresponding to the lower end frequency (2400 MHz) of the high frequency band (2400 to 2500 MHz) is λ H , the horizontal length of the second reflector 15a and the antenna element 15b in the drawing is 0.3λ H. hereinafter, the length of the upper end portion of the second reflecting plate 15a and the antenna element 15b is set below 0.15Ramuda H respectively. The horizontal direction of the length of the vertical plate antenna 60a~60d is set below 0.45λ H. Vertical size of the vertical plate-shaped antenna 60a~60d, the length of the conductive pattern is below 0.31Ramuda H, also the overall length is set to the following 0.32λ H.
一方、上記絶縁基板16の他方の面には、上記第2の反射板15aを構成する第1の導電パターンに対し背中合わせとなる位置に、スタブ付きのマイクロストリップライン15hを形成されている。このスタブ付きマイクロストリップライン15hのマイクロストリップライン部分は給電経路の一部として用いられ、またスタブ部分はオープンスタブ又はショートスタブとしてインピーダンス整合のために用いられる。 On the other hand, a microstrip line 15h with a stub is formed on the other surface of the insulating substrate 16 so as to be back to back with respect to the first conductive pattern constituting the second reflecting plate 15a. The microstrip line portion of the stub-attached microstrip line 15h is used as a part of the feeding path, and the stub portion is used as an open stub or a short stub for impedance matching.
上記スタブ付きマイクロストリップライン15hの寸法は、例えば図30に示すように、マイクロストリップライン部分の縦方向が0.24λH、横方向が0.07λHにそれぞれ設定され、またスタブ部分の長さが0.23λHに設定される。 The dimensions of the microstrip line 15h with stubs are set such that the vertical direction of the microstrip line part is 0.24λ H and the horizontal direction is 0.07λ H , respectively, as shown in FIG. There is set to 0.23λ H.
なお、上記垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dは、その一方の面に形成された第2の反射板15a及びアンテナ素子15bが反対方向(外側方向)を向くように向きが設定される。すなわち、垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10dをその第2の反射板15a及びアンテナ素子15bが設けられた面が逆位相となるように、機械的に第1の反射板30の中心点に対して回転対称となるように配置している。そして、垂直板状アンテナ10a,10b及び10c,10d間で、それぞれの無線回路から出力された無線信号を逆位相の分配器で合成し、最終的に上記第2の反射板15a及びアンテナ素子15により同位相で合成するようにしている。 The vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d are oriented so that the second reflector 15a and the antenna element 15b formed on one surface thereof face in opposite directions (outward directions). . That is, the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d are mechanically centered on the first reflector 30 so that the surfaces on which the second reflector 15a and the antenna element 15b are provided are in opposite phases. Are arranged so as to be rotationally symmetric. Then, between the vertical plate antennas 10a, 10b and 10c, 10d, the radio signals output from the respective radio circuits are synthesized by an antiphase distributor, and finally the second reflector 15a and the antenna element 15 are combined. Therefore, they are synthesized in the same phase.
上記垂直板状アンテナ60a〜60dの上方位置には、水平板状アンテナ40が装着される。図31はこの水平板状アンテナ40が装着された状態を斜め上方から見たときの斜視図、図32はその平面図、図33は側面である。なお、これら図31〜図33において前記図16〜図18図と同一部分には同一符号を付して説明を行う。 A horizontal plate antenna 40 is mounted above the vertical plate antennas 60a to 60d. FIG. 31 is a perspective view of the state in which the horizontal plate antenna 40 is mounted as viewed obliquely from above, FIG. 32 is a plan view thereof, and FIG. 33 is a side view thereof. In FIGS. 31 to 33, the same parts as those in FIGS.
水平板状アンテナ40は、羽根型をなす2対の水平板状素子41a,41bを有する。これらの水平板状素子41a,41bは、実質的に同一の形状を有し、互いに交差するように、つまり偏波方向が互いに90度異なる状態を維持し、図32に示すように上記第1の反射板30の四辺に対し45度偏角させた状態で配置される。このとき、垂直板状アンテナ60aと60bが、水平板状素子41aと第1の反射板30の間に挟まれ、垂直板状アンテナ60cと60dが、水平板状素子41bと第1の反射板30の間に挟まれ、このような関係にある水平板状素子41と垂直板状アンテナ60は互いに偏波が直交している。なお、本実施形態では、互いに交差するように配置する都合により、水平板状素子41a,41bは、第1の反射板との距離をわずかに異ならせてある。 The horizontal plate antenna 40 has two pairs of horizontal plate elements 41a and 41b having a blade shape. These horizontal plate-like elements 41a and 41b have substantially the same shape, and maintain a state in which their polarization directions are different from each other by 90 degrees, as shown in FIG. The reflector plate 30 is arranged in a state of being deviated by 45 degrees with respect to the four sides of the reflector plate 30. At this time, the vertical plate antennas 60a and 60b are sandwiched between the horizontal plate element 41a and the first reflector 30, and the vertical plate antennas 60c and 60d are connected to the horizontal plate element 41b and the first reflector. The horizontal plate-like element 41 and the vertical plate-like antenna 60 sandwiched between 30 and having such a relationship are orthogonal to each other in polarization. In the present embodiment, the horizontal plate elements 41a and 41b are slightly different in distance from the first reflecting plate for convenience of arrangement so as to cross each other.
上記水平板状素子41aは、第10の実施形態と同様に、左右の素子片が最も近接する箇所に給電点を有し、図24及び図25に示すように、給電線路基板44から給電される。給電線路基板44は、両面にパターンを有する基板を、所定の特性インピーダンスの平衡線路として用いたものであり、各面のパターンが左右の素子片にそれぞれ接続される。 As in the tenth embodiment, the horizontal plate element 41a has a feeding point at a position where the left and right element pieces are closest to each other, and is fed from the feeding line substrate 44 as shown in FIGS. The The feeder line substrate 44 uses a substrate having a pattern on both sides as a balanced line having a predetermined characteristic impedance, and the pattern on each surface is connected to the left and right element pieces, respectively.
また、上記水平板状素子41aは、その左右の素子片ごとに樹脂製の支持部材42と金属製の支持部材43を用いて上記第1の反射板30に固定支持される。支持部材43は、水平板状素子41aの各素子片の給電点寄りの箇所と接続され、ショートスタブ或いはバランの一部として機能し、広帯域なインピーダンスの整合に寄与している。 The horizontal plate-like element 41a is fixedly supported on the first reflecting plate 30 using a resin support member 42 and a metal support member 43 for each of the left and right element pieces. The support member 43 is connected to a portion near the feeding point of each element piece of the horizontal plate-like element 41a, functions as a part of a short stub or a balun, and contributes to broadband impedance matching.
また、上記第1の反射板30上の4箇所の角部には第1の補助反射板31a,31bが立設されている。第1の補助反射板31a,31bは、板金等の金属導体をL型に折曲形成したもので、折り曲げた内側面が上記水平板状素子41a,41bの先端部と対向するように配置される。第1の補助反射板31a,31bは、第1の反射板30と直流的に同電位に設定される。 In addition, first auxiliary reflecting plates 31 a and 31 b are erected at four corners on the first reflecting plate 30. The first auxiliary reflectors 31a and 31b are formed by bending a metal conductor such as a sheet metal into an L shape, and are arranged so that the bent inner surface faces the tip of the horizontal plate elements 41a and 41b. The The first auxiliary reflectors 31a and 31b are set to the same potential as the first reflector 30 in terms of DC.
さらに、上記第1の反射板30上の4辺部にはそれぞれ当該辺と平行する状態に第2の補助反射板32a〜32dが設置されている。第2の補助反射板32a〜32dは、板金等の金属導体を折り曲げたもので、上記各辺に2個ずつ並べて配置される。第2の補助反射板32a〜32dも、第1の反射板30と直流的に同電位に設定される。なお、上記1辺に沿って並べて配置される2個の反射板は、1個の反射板として一体的に成形してもよい。 Furthermore, second auxiliary reflectors 32a to 32d are installed on the four sides of the first reflector 30 in parallel with the sides. The second auxiliary reflecting plates 32a to 32d are formed by bending a metal conductor such as a sheet metal, and two of the second auxiliary reflecting plates 32a to 32d are arranged side by side on each side. The second auxiliary reflectors 32a to 32d are also set to the same potential as the first reflector 30 in terms of DC. Note that the two reflecting plates arranged side by side along the one side may be integrally formed as one reflecting plate.
ところで、上記第1の反射板30、水平板状素子41a,41b、第1の補助反射板31a,31b及び第2の補助反射板32a〜32dの具体的な寸法は、例えば以下のように設定される。すなわち、いま700〜2200MHzの周波数帯域(低域周波数帯)を水平板状アンテナ40の共振帯域とする場合、その下端周波数に対応する波長をλLとすると、図32及び図33に示すように、水平板状素子41a,41bの導体長を0.36λL以下、幅を0.1λL以下に設定する。なお、図17に示したように、第1の補助反射板31a,31bの一片の幅は0.08λL以下に、第2の補助反射板32a〜32dの幅は0.49λL以下にそれぞれ設定され、さらに第1の反射板30の一辺の長さは0.54λL以下に設定される。 By the way, specific dimensions of the first reflector 30, the horizontal plate elements 41a and 41b, the first auxiliary reflectors 31a and 31b, and the second auxiliary reflectors 32a to 32d are set as follows, for example. Is done. That is, when the frequency band (low frequency band) of 700 to 2200 MHz is the resonance band of the horizontal plate antenna 40, assuming that the wavelength corresponding to the lower end frequency is λ L , as shown in FIGS. , horizontal plate-shaped element 41a, the conductor length of 41b 0.36λ L or less, to set the width below 0.1 [lambda] L. Incidentally, as shown in FIG. 17, the first auxiliary reflector 31a, the width of 31b piece is below 0.08Ramuda L, the width of the second auxiliary reflector 32a~32d each below 0.49Ramuda L is set, further the length of the first side of the reflecting plate 30 is set below 0.54λ L.
また、図33に示すように第1の反射板30からの水平板状素子41a,41bの距離、つまり高さはそれぞれ0.16λL以下及び0.15λL以下に設定する。なお、図18に示したように第1の補助反射板31a,31bの高さは0.14λL以下に、また第2の補助反射板32a〜32dの高さは0.08λL以下にそれぞれ設定される。 The horizontal plate-shaped element 41a of the first reflector 30, as shown in FIG. 33, the distance 41b, that is, the height is set below each 0.16Ramuda L or less and 0.15λ L. The first auxiliary reflector 31a, as shown in FIG. 18, the height of 31b is below 0.14Ramuda L, also the height of the second auxiliary reflector 32a~32d each below 0.08Ramuda L Is set.
さらに、本実施形態に係るアンテナ装置では、上記水平板状アンテナ40の上部に導波器50が装着される。図34はこの導波器50を装着した状態を斜め上方から見たときの斜視図、図35はその平面図、図36は側面図を示している。なお、これら図34〜図36において前記図19〜図21図と同一部分には同一符号を付して説明を行う。 Furthermore, in the antenna device according to the present embodiment, the director 50 is mounted on the upper part of the horizontal plate antenna 40. FIG. 34 is a perspective view of the state where the director 50 is mounted as viewed obliquely from above, FIG. 35 is a plan view thereof, and FIG. 36 is a side view thereof. In FIG. 34 to FIG. 36, the same parts as those in FIG. 19 to FIG.
導波器50は、ほぼ正方形をなす絶縁基板51を有し、当該絶縁基板51の表面側には図22に示したように第1の無給電素子52a,52bが配置されている。また、裏面側には図23に示したように第2の無給電素子53a〜53dが配置されている。なお、導波器50は第1反射板30に対し支持部材により固定される。第1の反射板30から導波器50までの距離、つまり導波器50の高さ方向の位置は、図36に示すように0.18λLに設定される。 The director 50 has an insulating substrate 51 having a substantially square shape, and first parasitic elements 52a and 52b are arranged on the surface side of the insulating substrate 51 as shown in FIG. Further, second parasitic elements 53a to 53d are arranged on the rear surface side as shown in FIG. The director 50 is fixed to the first reflector 30 by a support member. The distance from the first reflector 30 to the director 50, that is, the height direction position of the director 50 is set to 0.18λ L as shown in FIG.
第1の無給電素子52a,52bは、4個の導電パターンからなり、これらの導電パターンが先に述べた水平板状素子41a,41bと対向するように位置決めされる。各導電パターンには、図22に示すようにく型をなす複数のスリットが設けられている。各導電パターンの長さ及び幅は、共振帯域である低域周波数帯(700〜2200MHz)の下端周波数に対応する波長をλLとすると、それぞれ0.11λL、0.05λLに設定されている。 The first parasitic elements 52a and 52b are composed of four conductive patterns, and are positioned so that these conductive patterns face the horizontal plate elements 41a and 41b described above. Each conductive pattern is provided with a plurality of slits forming a rectangle as shown in FIG. The length and width of each conductive pattern are set to 0.11λ L and 0.05λ L , respectively, where λ L is the wavelength corresponding to the lower end frequency of the low frequency band (700 to 2200 MHz) that is the resonance band. Yes.
第2の無給電素子53a〜53dは、上記水平板状素子41a,41bと対向する位置に、図23に示すように複数の線状の導電パターンを一定の間隔でストライプ状に配置したもので、各線上導電パターンの長さ及び配置間隔はそれぞれ0.09λ、0.04λに設定されている。 The second parasitic elements 53a to 53d are formed by arranging a plurality of linear conductive patterns in stripes at regular intervals, as shown in FIG. 23, at positions facing the horizontal plate elements 41a and 41b. The length and arrangement interval of the on-line conductive patterns are set to 0.09λ and 0.04λ, respectively.
このような構成であるから、水平板状素子41a,41bにより、低域周波数帯(700〜2200MHz)に対して、90度異なる方向に指向性を持つ2系統の偏波が生成される。これらの偏波は、いずれも第1の反射板30と平行する方向の偏波となる。 Because of such a configuration, the horizontal plate elements 41a and 41b generate two systems of polarized waves having directivity in directions different by 90 degrees with respect to the low frequency band (700 to 2200 MHz). All of these polarized waves are polarized in a direction parallel to the first reflecting plate 30.
またその際、第1の補助反射板31a,31b及び第2の補助反射板32a〜32dを設置したことにより、上記2系統の各偏波の指向性をさらに高めることが可能となる。さらに、第1及び第2の無給電素子52a,52b及び53a,53bを備える導波器50を設置したことによって、定在波比特性を改善することができる。 At that time, the first auxiliary reflectors 31a and 31b and the second auxiliary reflectors 32a to 32d are installed, so that the directivity of each of the two systems of polarized waves can be further enhanced. Furthermore, the standing wave ratio characteristic can be improved by installing the waveguide 50 including the first and second parasitic elements 52a, 52b and 53a, 53b.
一方、磁界面スタック化された垂直板状アンテナ60a,60b及び60c,60dの対により、高域周波数帯域(2400〜2500MHz)に対して、それぞれ90度異なる方向に指向性を持つ2系統の偏波が生成される。これらの偏波は、いずれも第1の反射板30と平行する方向の偏波となる。 On the other hand, the pair of vertical plate antennas 60a, 60b and 60c, 60d stacked in the magnetic field plane has two systems of polarization having directivity in directions different by 90 degrees with respect to the high frequency band (2400 to 2500 MHz). A wave is generated. All of these polarized waves are polarized in a direction parallel to the first reflecting plate 30.
その際、上記垂直板状アンテナ60a,60b及び60c,60dにおいて、第2の反射板15a及びアンテナ素子15bの水平方向における導体長の合計が0.3λL以下となるように、つまり低域周波数帯域(700〜2200MHz)の上端周波数2200MHzに対応する波長λLより短くなるように設定されている。このため、垂直板状アンテナ60a,60b及び60c,60dが低域周波数帯域(700〜2200MHz)に対し共振しないようにすることができる。この結果、垂直板状アンテナ60a,60b及び60c,60dと、水平板状アンテナ40の水平板状素子41a,41bとの間のアイソレーションを十分に確保することができ、これにより上記高域周波数帯域(2400〜2500MHz)と低域周波数帯域(700〜2200MHz)とを共用するアンテナ装置を提供することができる。 At this time, in the vertical plate antennas 60a, 60b and 60c, 60d, the total conductor length in the horizontal direction of the second reflector 15a and the antenna element 15b is 0.3λ L or less, that is, the low frequency range It is set to be shorter than the wavelength λ L corresponding to the upper end frequency 2200 MHz of the band (700 to 2200 MHz). For this reason, it is possible to prevent the vertical plate antennas 60a, 60b and 60c, 60d from resonating with respect to the low frequency band (700 to 2200 MHz). As a result, sufficient isolation can be ensured between the vertical plate antennas 60a, 60b and 60c, 60d and the horizontal plate elements 41a, 41b of the horizontal plate antenna 40. An antenna device that shares a band (2400 to 2500 MHz) and a low frequency band (700 to 2200 MHz) can be provided.
すなわち、98%以上の比帯域特性が得られる低域超広帯域アンテナである水平板状アンテナ40と、19%以上の比帯域特性が得られる高域周波数帯域アンテナである垂直板状アンテナ60a〜60dとを組合せることにより、低域超広帯域アンテナの素子と高域周波数帯域アンテナの素子を周波数帯ごとに配置することなく、3つの帯域を含む広帯域に対応可能な共用アンテナを容易に実現することができる。また、構造の簡略化により低コスト化を実現するとともに、各周波数帯を2系統化し、MIMOに対応するアンテナ装置を提供することができる。さらに、アンテナ利得周波数特性のリップルを軽減し、アンテナ素子間のアイソレーションを良好とするアンテナ装置を提供できる。 That is, the horizontal plate antenna 40 that is a low-band ultra-wideband antenna that can obtain a specific band characteristic of 98% or more, and the vertical plate antennas 60a to 60d that are high-frequency band antennas that can obtain a band characteristic of 19% or more. By combining with, it is easy to realize a shared antenna that can handle a wide band including three bands, without arranging the elements of the low-frequency ultra-wideband antenna and the elements of the high-frequency band antenna for each frequency band. Can do. In addition, the cost can be reduced by simplifying the structure, and each frequency band can be divided into two systems to provide an antenna device that supports MIMO. Furthermore, it is possible to provide an antenna device that reduces the ripple of the antenna gain frequency characteristic and improves the isolation between the antenna elements.
[その他の実施形態]
前記実施形態ではアンテナ装置を壁面に設置する場合を例にとって説明したが、テーブル面や天井等の水平面に設置するようにしてもよい。その他、垂直板状アンテナ及び水平板状アンテナの素子の形状やサイズ、各素子への給電経路の構造等については、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the case where the antenna device is installed on the wall surface has been described as an example. However, the antenna device may be installed on a horizontal surface such as a table surface or a ceiling. In addition, the shape and size of the elements of the vertical plate antenna and the horizontal plate antenna, the structure of the power supply path to each element, and the like can be variously modified without departing from the scope of the present invention.
要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in each embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
E…迂回回路、F…給電点、G…給電ケーブル接続端、7a〜7c…壁面取付金具、8a〜8c…カバー、9a,9b…入出力部、10a〜10d,60a〜60d…垂直板状アンテナ、11,11a〜11d,30…第1の反射板、12,15a…第2の反射板、13,15b…素子、15c…スリット、15d,15e,15f…マイクロストリップライン、16…絶縁基板、18a〜18d,23a,23b…給電ケーブル、19…混合器、20,40…水平板状アンテナ、21a,21b,41a,41b…水平板状素子、22,42,43…支持部材、31a,31b…第1の補助反射板、32a〜32d…第2の補助反射板、44…給電線路基板、50…導波器、51…絶縁板、52a,52b,53a,53b…無給電素子。 E ... detour circuit, F ... feeding point, G ... feeding cable connection end, 7a-7c ... wall mounting bracket, 8a-8c ... cover, 9a, 9b ... input / output unit, 10a-10d, 60a-60d ... vertical plate shape Antennas 11, 11a to 11d, 30 ... first reflector, 12, 15a ... second reflector, 13, 15b ... element, 15c ... slit, 15d, 15e, 15f ... microstrip line, 16 ... insulating substrate , 18a to 18d, 23a, 23b ... feeder cable, 19 ... mixer, 20, 40 ... horizontal plate antenna, 21a, 21b, 41a, 41b ... horizontal plate element, 22, 42, 43 ... support member, 31a, 31b ... 1st auxiliary reflecting plate, 32a-32d ... 2nd auxiliary reflecting plate, 44 ... Feed line substrate, 50 ... Waveguide, 51 ... Insulating plate, 52a, 52b, 53a, 53b ... Parasitic element.
Claims (6)
前記第1の反射板に垂直に立設され、当該第1の反射板と同電位に設定された第2の反射板と、
前記第2の反射板の一側辺先端部から絶縁部を介して前記第1の反射板と平行に延伸するように配置され、前記第2の反射板と協働して前記第1の反射板と平行する方向に偏波を形成する素子と
を具備し、
前記第2の反射板及び前記素子は、それぞれ絶縁基板の一方の面に形成された第1及び第2の導電パターンにより構成され、
前記絶縁基板の他方の面には、前記第2の反射板を構成する第1の導電パターンと背中合わせとなる位置に給電用のマイクロストリップラインが形成されてなることを特徴とするアンテナ装置。 A first reflector having conductivity;
A second reflector that is erected vertically to the first reflector and set to the same potential as the first reflector;
It arrange | positions so that it may extend | stretch in parallel with a said 1st reflecting plate from the front-end | tip part of the one side edge of a said 2nd reflecting plate through an insulation part, and it cooperates with a said 2nd reflecting plate and a said 1st reflection An element that forms polarized waves in a direction parallel to the plate ,
The second reflecting plate and the element are constituted by first and second conductive patterns formed on one surface of the insulating substrate, respectively.
An antenna device , wherein a feeding microstrip line is formed on the other surface of the insulating substrate so as to be back to back with the first conductive pattern constituting the second reflecting plate .
前記第1の反射板と平行に配置される第1の素子を有し、第1の周波数帯域を共振帯域とする第1のアンテナと、
前記第1の反射板と前記第1のアンテナとの間に配置され、前記第1の周波数帯域より高い第2の周波数帯域を共振帯域とする第2のアンテナと
を具備し、
前記第2のアンテナは、
前記第1の反射板に垂直に立設され、当該第1の反射板と同電位に設定された第2の反射板と、
当該第2の反射板の一側辺先端部から絶縁部を介して前記第1の反射板と平行に延伸するように配置され、前記第2の反射板と協働して前記第1の反射板と平行する方向に偏波を形成する第2の素子と
を備え、
かつ前記第2のアンテナは、前記第1の周波数帯域の上端周波数に対応する波長をλBとするとき、前記第2の反射板及び第2の素子の偏波方向の長さの合計が、約0.3λB以下に設定されることを特徴とするアンテナ装置。 A first reflector having conductivity;
A first antenna having a first element arranged in parallel with the first reflector and having a first frequency band as a resonance band;
A second antenna disposed between the first reflector and the first antenna and having a second frequency band higher than the first frequency band as a resonance band;
The second antenna is
A second reflector that is erected vertically to the first reflector and set to the same potential as the first reflector;
It arrange | positions so that it may extend | stretch in parallel with a said 1st reflecting plate from the front-end | tip part of the one side edge of the said 2nd reflecting plate through an insulation part, and it cooperates with a said 2nd reflecting plate and a said 1st reflection A second element that forms a polarization in a direction parallel to the plate,
And when the wavelength corresponding to the upper end frequency of the first frequency band is λ B , the second antenna has a total length in the polarization direction of the second reflector and the second element, An antenna device, wherein the antenna device is set to about 0.3λ B or less.
前記第2のアンテナは、前記第2の反射板の垂直方向の導体長が、約0.25λCとなるように構成されることを特徴とする請求項2又は3記載のアンテナ装置。 When the wavelength corresponding to the lower end frequency of the second frequency band is λ C , the first antenna is disposed at a position spaced apart from the first reflector by about 0.5λ C in the vertical direction,
4. The antenna device according to claim 2 , wherein the second antenna is configured such that a conductor length in a vertical direction of the second reflector is approximately 0.25λ C. 5 .
前記第1の反射板と平行に配置される第1の素子を有し、第1の周波数帯域を共振帯域とする第1のアンテナと、
前記第1の反射板と前記第1のアンテナとの間に配置され、前記第1の周波数帯域より高い第2の周波数帯域を共振帯域とする第2のアンテナと、
前記第1のアンテナの前記第1の反射板とは反対側となる位置に配置され、前記第1の周波数帯域に作用する第1の無給電素子及び前記第2の周波数帯域に作用する第2の無給電素子を備えた導波器と
を具備し、
前記第2のアンテナは、
前記第1の反射板に垂直に立設され、当該第1の反射板と同電位に設定された第2の反射板と、
当該第2の反射板の一側辺先端部から絶縁部を介して前記第1の反射板と平行に延伸するように配置され、前記第2の反射板と協働して前記第1の反射板と平行する方向に偏波を形成する第2の素子と
を備えることを特徴とするアンテナ装置。 A first reflector having conductivity;
A first antenna having a first element arranged in parallel with the first reflector and having a first frequency band as a resonance band;
A second antenna disposed between the first reflector and the first antenna and having a second frequency band higher than the first frequency band as a resonance band;
A first parasitic element acting on the first frequency band and a second parasitic element acting on the second frequency band are arranged at positions opposite to the first reflector of the first antenna. Comprising a parasitic element with a parasitic element,
The second antenna is
A second reflector that is erected vertically to the first reflector and set to the same potential as the first reflector;
It arrange | positions so that it may extend | stretch in parallel with a said 1st reflecting plate from the front-end | tip part of the one side edge of the said 2nd reflecting plate through an insulation part, and it cooperates with a said 2nd reflecting plate and a said 1st reflection An antenna device comprising: a second element that forms a polarized wave in a direction parallel to the plate.
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